JP5748373B1 - 光通信システム、負荷分散装置、負荷分散方法及び負荷分散プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一定の時間帯におけるＯＳＵの下りトラフィック負荷を計測して最大負荷のＯＳＵと最小負荷のＯＳＵを割り出し、両ＯＳＵに論理接続されているＯＮＵを交換することによりＯＳＵの負荷を均一化するため、ＯＳＵ内のバッファ数を抑制しながらＯＳＵの負荷の分散を行うことを目的とする。【解決手段】本発明は、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、時間帯の経過とともにトラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷が均一に分散するように、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、を備える光通信システムである。【選択図】図４

Description

本発明は、光通信システム、負荷分散装置、負荷分散方法及び負荷分散プログラムに関する。

１本の回線の容量を複数のユーザで共有する集線を行うことで、光ファイバや局側装置を複数のユーザで共有することが可能である。その結果、経済的なネットワークの実現が可能となり、高速光アクセス回線が広く普及することとなった。

しかし、近年、ブロードバンドユーザ１人当たりの平均トラフィックの１０００倍以上のトラフィックを発生させるヘビーユーザの存在が確認されており、集線の際にヘビーユーザの帯域占有による局側装置のトラフィック負荷が増大するという課題が生じている。

これに対し、局内装置であるＯＳＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）間でトラフィック負荷の分散が可能である波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ／Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ―Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の研究が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。図１の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成では、ＯＳＵ１と加入者側装置であるＯＮＵ２（Ｏｐｉｔｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に波長可変レーザを備え、ＯＮＵ２とＯＳＵ１との間の論理接続が変更可能なシステムであり、ＯＮＵ２単位で、論理接続するＯＳＵ１を変更することで、ＯＳＵ１毎のトラフィック負荷を均一化できる。そのため、ヘビーユーザが特定のＯＳＵ１に論理接続されることによるＯＳＵ１のトラフィック負荷の偏りを軽減できる。

一方で、ＴＤＭ技術を用いたＰＯＮではＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用して上り信号の帯域制御を実現する。ＯＮＵ２はＲＥＰＯＲＴフレームによりＯＮＵ２のバッファに蓄積されている送信待ちのデータ量をＯＳＵ１に伝える。ＯＳＵ１は、ＧＡＴＥフレームにより、それぞれのＯＮＵ２が時間的に衝突することなく送信できるように送信開始時刻、送信量を指示する。

例えば、ＧＥ−ＰＯＮでは、ＭＰＣＰの制御フレームにより信号の伝送効率が９５％に低下する場合がある。そこで、ＯＮＵ２−ＯＳＵ１間とＯＳＵ１−スイッチ７間で、最大帯域が同一だとしても、ＯＳＵ１にて速度変換をする必要がある。ＰＯＮ区間の伝送劣化分を考慮すると、下り通信において、ＯＮＵ単位の最低帯域を補償するためには、ＯＳＵ１にてＯＮＵ単位の公平制御を行わなければならない。ＯＳＵ１にてＯＮＵ単位の公平制御を行う方法として、ＯＮＵ単位のバッファを用意してフェアキューイングを行う方法がある。

４０Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ―λ―ｔｕｎａｂｌｅ ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ ｕｓｉｎｇ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｂ−Ｔｘ ａｎｄ Ｃｙｃｌｉｃ ＡＷＧ Ｒｏｕｔｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｏａｄ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｕｓｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ （ＤＷＢＡ） ｔｏｗａｒｄ １００Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ−ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｆａｉｒｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ： Ａｎ Ｅｘｐｌａｉｎａｔｉｏｎ

例えば、図１のスイッチ７における下りフレームの振り分けにラウンドロビン・アルゴリズムを用い、フレームの到着順に出力ＯＳＵ１を輪番に決定することにより、ＯＳＵ１毎の下りトラフィック負荷を均一化できる。ここで本明細書では、ＯＳＵ１とスイッチ７の間に位置する回線をリンク３とする。また、ＯＳＵ数をＫ、１つの波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムに収容される全ＯＮＵ数をＪ、各ＯＳＵ１内に具備するＯＮＵ単位のバッファ数をＮとする。

図２に、負荷分散を行わない場合と、ラウンドロビン・アルゴリズムを用いて負荷分散を行う場合における、スイッチ７から出力されるフレームを示す。図中の実線の四角は下りフレームを示し、図中の実線の四角の中の数字はフレームの宛先のＯＮＵ番号を示す。また、単位時間Δｔ毎の時間の区切りを図中の点線で示す。

負荷分散を行わない場合、スイッチ７からＯＳＵ１＃１にＯＮＵ２＃２−１〜ＯＮＵ２＃２−３を宛先とするフレームが、ＯＳＵ１＃２にＯＮＵ２＃２−４〜ＯＮＵ２＃２−６を宛先とするフレームが、ＯＳＵ１＃３にＯＮＵ２＃２−７〜ＯＮＵ２＃２−９を宛先とするフレームが出力されている。ここで、スイッチ７が、フレームの振り分けにラウンドロビン方式を採用してフレームの到着順に出力ＯＳＵ１をＯＳＵ１＃１、ＯＳＵ１＃２、ＯＳＵ１＃３の順に輪番に変更することにより、負荷分散を行う。

例えば、１番目に到着したフレームはＯＳＵ１＃１に、２番目に到着したフレームはＯＳＵ１＃２に、３番目に到着したフレームはＯＳＵ１＃３に、４番目に到着したフレームはＯＳＵ１＃１に、と順番に振分先を決定する。図３に、図２における一定時間Δｔ間の各ＯＳＵ１の合計トラフィック負荷を示す。

負荷分散を行わない場合はＯＳＵ１毎のトラフィック負荷がばらついているが、ラウンドロビン・アルゴリズムにより負荷分散を行うことで、ＯＳＵ１毎のトラフィック負荷のばらつきが軽減されていることが分かる。このように、フレームの到着順に振分先ＯＳＵ１を輪番に変更することで、一定時間Δｔ間の各ＯＳＵ１の合計トラフィック負荷を分散できる。

しかし、ラウンドロビン・アルゴリズムでは、ＯＳＵ１毎のトラフィック負荷を分散することはできるが、ＯＮＵ２の振分先ＯＳＵ１はスイッチ７に到着するフレームの順に輪番するため、あるＯＮＵ２から見た振り分けＯＳＵ１はランダムに変わる。したがって、１つのＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ数はランダムに変わることになる。

例えば、図３において、負荷分散なしの場合は、時間ｔ〜ｔ＋Δｔとｔ＋Δｔ〜ｔ＋２Δｔの両時間において各ＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ数は３であるが、ラウンドロビン・アルゴリズムにより負荷分散を行うとで、時間ｔ〜ｔ＋ΔｔにおいてＯＳＵ１＃１に収容されるＯＮＵ数は５、ＯＳＵ１＃２に収容されるＯＮＵ数は４、ＯＳＵ１＃３に収容されるＯＮＵ数は６、時間ｔ＋Δｔ〜ｔ＋２ΔｔにおいてＯＳＵ１＃１に収容されるＯＮＵ数は５、ＯＳＵ１＃２に収容されるＯＮＵ数は５、ＯＳＵ１＃３に収容されるＯＮＵ数は４であり、時間に応じて、１つのＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ数はランダムに変わる。

そこで、ＯＳＵ１内にＯＮＵ単位のバッファを用意する場合に、用意するＯＮＵ単位のバッファ数を１つのＯＳＵ１に収容されうる最大ＯＮＵ数に設定する必要がある。例えば、図３において、負荷分散を行わない場合は、各ＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ数は３なので、各ＯＳＵ１内に３つのＯＮＵ毎のバッファを用意すればよいが、ラウンドロビン・アルゴリズムにより負荷分散を行う場合は、各ＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ数はランダムに変わるため、各ＯＳＵ１に最大９つのＯＮＵ２が収容されうるため、各ＯＳＵ１に９つのＯＮＵ毎のバッファを用意しなければならない。

これは、図１のＯＳＵ１内のＯＮＵ単位のバッファ数Ｎが、負荷分散なしの場合はＮ＝Ｊ／Ｋとなるのに対し、ラウンドロビン・アルゴリズムを用いて分散を行った場合は、ＯＳＵ１毎に収容されるＯＮＵ数はランダムに変わるため、Ｎ＝Ｊと増加することを示す。よって、ラウンドロビン・アルゴリズムを用いて負荷分散を行う場合、ＯＳＵ１間のトラフィック負荷を分散させることはできるが、負荷分散を行わない場合よりも多くのバッファをＯＳＵ１内に具備する必要があり、ＯＳＵ１内のバッファを経済的に構成することが難しい。

課題を解決するために、本発明は、ＯＮＵ単位の最適保証帯域の確保を行う波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、１つのＯＳＵ内のＯＮＵ単位のバッファ数を抑制しつつ、ＯＳＵ毎の下りトラフィック負荷を均一化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、一定の時間帯におけるＯＳＵの下りトラフィック負荷を計測して最大負荷のＯＳＵと最小負荷のＯＳＵを割り出し、両ＯＳＵに論理接続されているＯＮＵを交換することによりＯＳＵの負荷を均一化するため、ＯＳＵ内のバッファ数を抑制しながらＯＳＵの負荷分散を行う。

具体的には、本発明に係る光通信システムは
複数の加入者側装置と、
下りトラフィックを出力する複数の出力ポートを有し、局内装置を介して下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
スイッチが振り分けた下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送し、複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容する複数の局内装置と、
局内装置を介して複数の加入者側装置及び複数の出力ポートを接続し、複数の加入者側装置に下り信号を伝送する複数のリンクと、
各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、時間帯の経過とともにトラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷が均一に分散するように、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、を備える。

本発明に係る光通信システムでは、
収容リンク変更部は、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクのうち、下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
第１のリンクの下りトラフィックの負荷と第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
差分値が参照値に最も近い値となるよう、第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と、第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置と、を相互に収容先を入れ替えてもよい。

本発明に係る光通信システムでは、
収容リンク変更部は、
第１のリンクの下りトラフィックの負荷と、第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
複数の局内装置における加入者側装置の下りトラフィックの負荷の組み合わせについて、第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と、第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置との全ての組み合わせについて比較し、差分値が参照値に最も近い値となる加入者側装置の下りトラフィックを選別してもよい。

本発明に係る光通信システムでは、
収容リンク変更部は、
各リンク毎の時間帯における下りトラフィックの負荷の均一性が向上するかどうかを判定し、
下りトラフィックの負荷の均一性が向上すると判定した場合、複数の加入者側装置の収容リンクを変更し、
下りトラフィックの負荷の均一性が向上しないと判定した場合、複数の加入者側装置の収容リンクの変更処理を停止してもよい。

本発明に係る光通信システムでは、
収容リンク変更部は、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクのうち、下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、時間帯における下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
第１のリンクの時間帯における下りトラフィックの負荷と、第２のリンクの時間帯における下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を第１の参照値として算出し、
差分値が、第１の参照値に最も近い値となる加入者側装置の組み合わせを選択し、選択した第１のリンクを収容リンクとする各加入者側装置のトラフィックの負荷の総和から選択した第２のリンクを収容リンクとする各加入者側装置のトラフィックの負荷の総和を引いた値を第２の参照値とし、
第１のリンクの時間帯における下りトラフィックの負荷と、第２のリンクの時間帯における下りトラフィックの負荷と、の差分を閾値として算出し、
第２の参照値が閾値未満の場合、第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と、第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置と、を相互に収容先を入れ替え、第２の参照値が閾値以上の場合、収容リンクの変更処理を停止してもよい。

具体的には、本発明に係る負荷分散装置は
複数の加入者側装置と、
下りトラフィックを出力する複数の出力ポートを有し、局内装置を介して下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
スイッチが振り分けた下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送し、複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容する複数の局内装置と、
局内装置を介して複数の加入者側装置及び複数の出力ポートを接続し、複数の加入者側装置に下り信号を伝送する複数のリンクと、
を備える光通信システムの負荷分散装置であって、
各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、時間帯の経過とともにトラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、を備える。

具体的には、本発明に係る負荷分散方法は
複数の加入者側装置と、
下りトラフィックを出力する複数の出力ポートを有し、局内装置を介して下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
スイッチが振り分けた下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送し、複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容する複数の局内装置と、
局内装置を介して複数の加入者側装置及び複数の出力ポートを接続し、複数の加入者側装置に下り信号を伝送する複数のリンクと、
を有する光通信システムの負荷分散方法であって、
各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、時間帯の経過とともにトラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、を順に行う。

具体的には、本発明に係る負荷分散プログラムは
複数の加入者側装置と、
下りトラフィックを出力する複数の出力ポートを有し、局内装置を介して下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
スイッチが振り分けた下りトラフィックを複数の加入者側装置に伝送し、複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容する複数の局内装置と、
局内装置を介して複数の加入者側装置及び複数の出力ポートを接続し、複数の加入者側装置に下り信号を伝送する複数のリンクと、
を備える光通信システムにおける負荷分散プログラムであって、
各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、時間帯の経過とともにトラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、局内装置に収容し接続されている複数の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、をコンピュータに順に実行させる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、一定の時間帯におけるＯＳＵの下りトラフィック負荷を計測して最大負荷のＯＳＵと最小負荷のＯＳＵを割り出し、両ＯＳＵに論理接続されているＯＮＵを交換することによりＯＳＵの負荷を均一化するため、ＯＳＵ内のバッファ数を抑制しながらＯＳＵの負荷分散を行うことができる。

波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示す一例である。 負荷分散におけるフレームを示す一例である。 動的負荷分散におけるトラフィック負荷を示す一例である。 動的負荷分散手法を用いた光通信システムの構成を示す一例である。 Ｎ×Ｍポート周回性ＡＷＧの波長振り分け特性を示す表である。 動的負荷分散手法を示すフローチャートの一例である。 動的負荷分散手法におけるＯＳＵのトラフィック負荷の分散の一例である。 論理接続ＯＳＵの変更手順を示す一例である。 第２の実施形態に係る動的負荷分散手法を示すフローチャートの一例である。 第２の実施形態に係る動的負荷分散手法におけるＯＳＵのトラフィック負荷の分散の一例である。 第２の実施形態に係る動的負荷分散手法を示すフローチャートの一例である。 光スイッチ機能部を用いた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示す一例である。 リンクアグリゲーションを適用した動的負荷分散手法を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第１の実施形態）
本実施形態に係る光通信システムは、複数の加入者側装置２と、スイッチ７と、複数のリンク３と、下りトラフィック負荷測定部として機能する下りトラフィック負荷取得部１７と、収容リンク変更部１８と、を備える。負荷分散装置は、下りトラフィック負荷取得部１７と、収容リンク変更部１８と、を備える。負荷分散方法は、下りトラフィック負荷測定手順と、収容リンク変更手順と、を順に行う。負荷分散プログラムは、下りトラフィック負荷測定手順と、収容リンク変更手順と、をコンピュータに順に実行させる。

本発明における第１の実施形態について以下に説明する。図４に示す第１の実施形態では、光通信システムは、上位ネットワーク８に繋がるスイッチ７と、本発明の動的負荷分散手法を用いてＯＮＵ２単位で振分先ＯＳＵ１、つまりＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続を決定する負荷分散装置として機能する割当回路１３と、複数のＯＳＵ１と、複数のＯＮＵ２と、複数のリンク３と、複数のＯＳＵ１と複数の光スプリッタの間に位置する波長ルータ６から構成される。

波長ルータ６は、入力ポートと信号波長から出力ポートが一意に決まる波長振り分け機能を有する。ある一つの入力ポートから入力された複数の波長は、波長ごとに異なる出力ポートから出力される。波長ルータ６としては、例えば、図５のような波長周回性を有するＮ×Ｍポート周回性ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）が考えられる。

ＯＳＵ１内に波長可変レーザを搭載し、送信波長を変更することにより、下り方向通信においてＯＮＵ単位でＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続が変更可能で、トラフィック負荷状態に応じて振り分け先ＯＳＵ１を変更することができる。

スイッチ７の出力ポートを下りフレームの宛先であるＯＮＵ単位で動的に変更することで、ＯＳＵ１毎の下りトラフィック負荷を均一化することができる。スイッチ７の出力ポートの変更は、例えば、スイッチ７の内部に持つスイッチングテーブルの書替えを行い、そのスイッチングテーブルに従って、信号を出力ポートに振り分けることで実現する。

図４では、波長ルータ６とＯＮＵ２との間に１個の光スプリッタを直列に配置しているが、複数個を直列に配置してもよい。波長ルータ６の代わりに１×ＮポートＡＷＧと光スプリッタを組み合わせた構成を配置することも可能である（例えば、非特許文献２参照。）。波長ルータ６の代わりに、光スプリッタ（不図示）を配置することも可能である。下り方向通信及び上り方向通信は、以下のように行われる。

下り方向通信では、各ＯＳＵ１はＯＳＵ１ごとに固有の波長である下り信号光を送出し、各ＯＮＵ２は波長可変フィルタ等を用いて、入力される波長多重信号光からＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続に基づく下り波長を選択的に受信する。選択的に受信する波長を切り替えることにより、下り方向通信のＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続を変更できる。

上り方向通信では、各ＯＮＵ２はＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続に基づく上り波長の上り信号光を送出し、各ＯＳＵ１は波長可変フィルタ等を用いて、入力される波長多重信号光からＯＳＵ１ごとに固有の波長を選択的に受信する。ＯＮＵ２内の波長可変レーザの波長を変更することにより、上り方向通信のＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続を変更できる。

第１の実施形態では、新たに、波長可変ＯＳＵ１内にカウンタ１２を備える。カウンタ１２は、ＯＮＵ２毎の一定時間（下りトラフィックのフレーム間隔より長い）におけるトラフィック負荷を測定する。カウンタ１２での測定値を用いて、ＯＳＵ１毎の一定時間における総トラフィック負荷が均一に近づくように、ＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続を変更する。

カウンタ１２は、ＯＮＵ２単位の一定時間におけるトラフィック負荷を測定できればよく、波長可変ＯＳＵ１内、スイッチ７内、波長可変ＯＮＵ２内、負荷分散装置内やそれ以外に備えてもよい。本発明の動的負荷分散手法の手順を以下に要約する。本発明の動的負荷分散手法は、負荷分散装置内の下りトラフィック負荷取得部１７及び収容リンク変更部１８が行う。

（１）ＯＳＵ１毎の負荷を算出し、トラフィック負荷が最も大きいＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２のトラフィック負荷から、トラフィック負荷が最も小さいＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２のトラフィック負荷を引いた値が所定量に最も近くなる２つのＯＮＵ２を、トラフィック負荷が最も多いＯＳＵ１と、トラフィック負荷が最も少ないＯＳＵ１からそれぞれ１つのＯＮＵ２ずつ選別し、２つのＯＮＵ２が論理接続するＯＳＵ１を入れ替える。
（２）（１）の操作を、目標とする均一性に到達しているか、これ以上均一性が向上しない場合まで繰り返し、移動する全ＯＮＵ２を決定する。目標とする均一性に到達しているかの判断例としては、トラフィック負荷が最も多いＯＳＵ１のトラフィック負荷がトラフィック負荷が最も少ないＯＳＵ１のトラフィック負荷の何倍以下であるというような指標を設け、その倍率を設定することで判断できる。
（３）一定時間毎に、論理接続するＯＳＵ１を変更する全ＯＮＵ２を決定した後に、一度に全ＯＮＵ２の論理接続ＯＳＵ１の変更を行うことで、一定時間におけるＯＳＵ１間のトラフィック負荷の公平化を行う。

図６は、本発明の第１の実施形態の動的負荷分散手法の概要を示すフローチャート図である。トラフィック負荷算出手順では手順Ｓ１を実行し、論理接続ＯＳＵ１を変更するＯＮＵ２の決定手順では手順Ｓ３、手順Ｓ４、手順Ｓ６を実行し、変更処理の終了手順では手順Ｓ２、Ｓ５を実行する。

手順Ｓ１：ＯＮＵ２ごとの一定時間（下りトラフィックのフレーム間隔より長い）におけるトラフィック負荷を用いて、ＯＳＵ１＃１〜ＯＳＵ＃Ｋのトラフィック負荷を算出する。
手順Ｓ２：ＯＳＵ１＃１〜ＯＳＵ＃Ｋのトラフィック負荷が、目標とする均一性を満たしているか否かを判定する。例えば、トラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ１と、トラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ１と、のトラフィック負荷を用いて判定してもよい。均一性を満たしている場合は変更処理を終了し、均一性を満たしていない場合は手順Ｓ３へ移行する。
手順Ｓ３：第１のＯＳＵ１のトラフィック負荷と第２のＯＳＵ１のトラフィック負荷の差分の半分を算出し、移動量とする。
手順Ｓ４：第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２のトラフィック負荷から第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２のトラフィック負荷を引いた値が、手順Ｓ３で求めた移動量に最も近くなるよう、第１のＯＳＵ１と第２のＯＳＵ１からそれぞれ１台のＯＮＵ２ずつ選択する。
手順Ｓ５：手順Ｓ４で選択した２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷を入れ替える。つまり、第１のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２を第２のＯＳＵ１に収容すると同時に、第２のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２を第１のＯＳＵ１に収容したときに、均一性が向上するか否かを判定する。具体的には、手順Ｓ４で選択した２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷の差分が、第１のＯＳＵ１と第２のＯＳＵ１のトラフィック負荷の差分以下であるか否かを判定する。均一性が向上する場合は手順Ｓ６へ移行し、均一性が低下する場合は変更処理を終了する。
手順Ｓ６：手順Ｓ４で選択した２つのＯＮＵ２が論理接続するＯＳＵ１を入れ替える。つまり、第１のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２を第２のＯＳＵ１に収容すると同時に、第２のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２を第１のＯＳＵ１に収容する。

本発明では、手順Ｓ２において、ＯＳＵ１毎のトラフィック負荷の均一性評価指標として、数１で定義されるＦａｉｒｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ（ｆ）（例えば、非特許文献３参照。）を用いる。ＯＳＵ１＃１〜ＯＳＵ＃Ｋのトラフィック負荷をＸ１〜ＸＫとする。

ｆは０から１の間をとり、ｆが大きいほどＯＳＵ１間のトラフィック負荷は均一性が高い。そこで、本実施形態においてｆが最も早く最大値である１に近づくように、論理接続ＯＳＵ１を変更するＯＮＵ２を選別する手法を説明する。ここで、Ｘｉ＞Ｘｊの時、ｉ番目のＯＳＵ１からｊ番目のＯＳＵ１へトラフィック負荷ａが移動した場合のＦａｉｒｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘをｆ’とすると、ｆ’は数２で表わされる。

次に、トラフィック負荷ａを移動させることにより、ＯＳＵ１間のトラフィック負荷の均一性の改善される効果の指標Δｆ（＝ｆ’−ｆ）を考える。トラフィック負荷の差分がａとなる２台のＯＮＵ２ずつ当該ＯＮＵ２の収容ＯＳＵ１を入れ替え、ｆが最も早く最大値である１に近づくように、Δｆが最大となるＯＮＵ２のトラフィック負荷の移動を繰り返す逐次的な処理を行う。続いて、Δｆを数３に示す。

数３で表したΔｆにおいて、ｆはＯＮＵ２のトラフィック負荷の移動により変化しないため、Δｆを最大にするためには、ｆ’を最大とすればよい。数２で表したｆ’において、数４のｇ（ａ）のみがＯＮＵ２のトラフィック負荷の移動により変化するため、ｆ’を最大にするためには、数４のｇ（ａ）が最小となればよい。

ｇ（ａ）は、下に凸の二次関数であるので、ａ＝（Ｘｉ−Ｘｊ）／２のときに最小となる。また、ａ＝（Ｘｉ−Ｘｊ）／２のとき、ｇ（ａ）は、−（１／２）・（Ｘｉ−Ｘｊ）＾２となり、Ｘｉ−Ｘｊが最大となるときに最小となる。

つまり、トラフィック負荷Ｘｉが最大の第１のＯＳＵ１から、トラフィック負荷Ｘｊが最小の第２のＯＳＵ１へと、第１のＯＳＵ１と第２のＯＳＵ１のトラフィック負荷の差分の半分（Ｘｉ−Ｘｊ）／２に最も近いトラフィック負荷となるようにＯＮＵ２とＯＳＵ１の論理接続を入れ替えた場合に、最小のｇ（ａ）、つまり、最大のΔｆを得ることができる。

ここで、実際に移動する２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷の差分と、トラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ１とトラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ１のトラフィック負荷の差分の半分（ａ）と、の差は、ＯＮＵ２の使用状況により変化するため、常にΔｆ＞０となるとは限らず、ｆが減少する移動を行ってしまう可能性がある。

この場合、ＯＮＵ２とＯＳＵ１の論理接続の入れ替えにより、ＯＳＵ１間のトラフィック負荷の均一性の劣化が生じる。そこで、ｆが減少するような移動を行わないよう、すなわちΔｆ＞０となる条件を算出し、制限を追加する。まず、数３を数５のように変形する。

数５において、｛−２ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））｝以外は全て正であるので、｛−２ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））｝＞０、つまり、ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））＜０の時に、Δｆ＞０となる。ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））はａに関して下に凸の二次関数であるため、Δｆ＞０となる条件は０＜ａ＜Ｘｉ−Ｘｊである。このため、手順Ｓ５において、トラフィック負荷Ｘｉが最大の第１のＯＳＵ１とトラフィック負荷Ｘｊが最小の第２のＯＳＵ１のトラフィック負荷の差分Ｘｉ−Ｘｊより、手順Ｓ３で求めたａが小さいことを判定することによって、手順Ｓ３で求めたａを移動させた場合に均一性が向上していることを確認することができる。

図７に、第１の実施形態における動的負荷分散手法を用いて、ＯＮＵ２毎に論理接続されるＯＳＵ１の決定を行った場合の一例を示す。ＯＳＵ１がＯＳＵ１＃１、ＯＳＵ１＃２、ＯＳＵ１＃３と３つあり、ＯＮＵ２＃２−１〜ＯＮＵ２＃２−９がトラフィック負荷を発生させており、ＯＳＵ１＃１がＯＮＵ２＃２−１、ＯＮＵ２＃２−２、ＯＮＵ２＃２−３を収容しており、ＯＳＵ１＃２がＯＮＵ２＃２−４、ＯＮＵ２＃２−５、ＯＮＵ２＃２−６を収容しており、ＯＳＵ１＃３がＯＮＵ２＃２−７、ＯＮＵ２＃２−８、ＯＮＵ２＃２−９を収容している場合を想定する。尚、これは、図３の時間ｔ〜ｔ＋Δｔにおける動的負荷分散なしの状態と等しい。

図中の破線の四角は、各ＯＳＵ１の最大容量を示し、図中の実線の四角は、一定時間（下りトラフィックのフレーム間隔より長い）におけるＯＮＵ２毎の測定したトラフィック負荷を示す。動的負荷分散計算の１ループ目が開始する状態では、一定時間におけるＯＳＵ１毎の測定したトラフィック負荷は、ＯＳＵ１＃１ではＸ１、ＯＳＵ１＃２ではＸ２、ＯＳＵ１＃３ではＸ３であり、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＝０である（手順Ｓ１）。

続いて、目標とする均一性を満たしているか判定を行った結果、目標とする均一性を満たしていないと判断して（手順Ｓ２においてＮＯ）、処理を続ける。目標とする均一性の指標は、一例として、Ｘ１≦１．０５×Ｘ３を用いた。

続いて、（Ｘ１−Ｘ３）／２を算出する（手順Ｓ３）。続いて、ＯＳＵ１＃１に論理接続されるＯＮＵ２と、ＯＳＵ１＃３に収容されるＯＮＵ２のトラフィック負荷のなかで、トラフィック負荷の差分がＯＳＵ１毎のトラフィック負荷Ｘｋの均一性を最も向上させる移動量（Ｘ１−Ｘ３）／２に対して、最も近い値であるＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−９のトラフィック負荷の組み合わせを選択する（手順Ｓ４）。

続いて、ＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−９のトラフィック負荷の合計がＸ１−Ｘ３以下となることから（手順Ｓ５においてＹＥＳ）、ＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−９の論理接続を入れ替えた場合、均一性は向上すると判断する。続いて、ＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−９のＯＳＵ１との論理接続を入れ替える。つまり、ＯＮＵ２＃２−３の論理接続先ＯＳＵ１をＯＳＵ１＃１からＯＳＵ１＃３へと変更し、ＯＮＵ２＃２−９の論理接続先ＯＳＵ１をＯＳＵ１＃３からＯＳＵ１＃１へ変更する（手順Ｓ６）。その後、最初の手順Ｓ１へ戻り、動的負荷分散計算の１ループ目が終了する。

この一連の手順を、目標とする均一性が満たされるか、または、ＯＮＵ２を移動させても均一性が向上しないと判断されるまで繰り返す。ここでは、１ループ目の計算開始前には、ＯＮＵ２＃２−１、ＯＮＵ２＃２−２、ＯＮＵ２＃２−３がＯＳＵ１＃１に論理接続されており、ＯＮＵ２＃２−４、ＯＮＵ２＃２−５、ＯＮＵ２＃２−６がＯＳＵ１＃２に論理接続されており、ＯＮＵ２＃２−７、ＯＮＵ２＃２−８、ＯＮＵ２＃２−９がＯＳＵ１＃３に論理接続されている。

そして、３ループ目の計算終了後には、ＯＮＵ２＃２−１、ＯＮＵ２＃２−２、ＯＮＵ２＃２−４がＯＳＵ１＃１に論理接続されており、ＯＮＵ２＃２−５、ＯＮＵ２＃２−６、ＯＮＵ２＃２−９がＯＳＵ１＃２に接続されており、ＯＮＵ２＃２−７、ＯＮＵ２＃２−８、ＯＮＵ２＃２−３がＯＳＵ１＃３に論理接続されている。そして、３ループ目で繰り返しが打ち切られている。よって、論理接続するＯＳＵ１を変更するＯＮＵ２は、ＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−４、ＯＮＵ２＃２−９と決定される。

また、１ループ目の計算開始時には、各ＯＳＵ１に論理接続されるＯＮＵ数は３であり、３ループ目の計算終了時にも、各ＯＳＵ１に論理接続されるＯＮＵ数は３である。よって、ＯＳＵ１内のＯＮＵ毎のバッファ数は、ＯＳＵ１に論理接続するＯＮＵ２の初期設定数３でよい。

これは、図１で示したラウンドロビン・アルゴリズムを用いた動的負荷分散の場合に、各ＯＳＵ１に９つのＯＮＵ毎のバッファを用意しなければならない場合に比べて、必要なバッファ数を削減し、ＯＳＵ１内のバッファを経済的に構成することができる。このバッファ数の削減効果は、１つのＯＳＵ１と論理接続するＯＮＵ数が多くなるほど、また、１つの波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステム内のＯＳＵ数が多くなるほど大きくなる。

図８に、図６及び図７のような動的負荷分散手法を用いて、動的負荷分散を実現するための論理接続ＯＳＵ１の変更手順の一例を示す。まず、例えば、各ＯＳＵ１のカウンタ１２が、一定時間（下りトラフィックのフレーム間隔より長い）におけるＯＮＵ２毎のトラフィック負荷を測定する。

次に、下りトラフィック負荷取得部１７が、一定時間におけるトラフィック負荷の測定結果を集めた後に、収容リンク変更部１８は、本動的負荷分散手法を用いて、ＯＮＵ２毎の論理接続ＯＳＵ１を決定する。その後、決定したＯＮＵ２と論理接続ＯＳＵ１の関係に基づいて、波長選択ＯＮＵ２、波長選択ＯＳＵ１、スイッチ７に切替を指示する。

下りトラフィックでは、スイッチ７での出力ポートの変更と、ＯＳＵ１−ＯＮＵ２間の論理接続の変更により、ＯＮＵ２の収容されるリンク３を時間的に変える。上りトラフィックでは、ＯＳＵ１−ＯＮＵ２間の論理接続の変更により、ＯＮＵ２の収容されるリンク３を時間的に変える。この手順を毎一定時間周期繰り返し、収容リンク３の変更を行うことで、リンク３毎のトラフィック負荷を公平化する。

したがって、本発明による動的負荷分散手法は、一定時間毎の収容リンク３の変更によりリンク３毎のトラフィック負荷の公平化が可能であり、更に、下り方向通信のＯＮＵ２−ＯＳＵ１論理接続の入れ替えを行うことでＯＳＵ毎のトラフィック負荷を公平化できる。そこで、ラウンドロビン・アルゴリズムを用いた動的負荷分散を行う図１では各ＯＳＵ１内にＮ＝Ｊ個のＯＮＵ単位のバッファを具備する必要があったが、本実施形態における図４では各ＯＳＵ１内にＭ＝Ｊ／Ｋ個のＯＮＵ単位のバッファを具備すればよく、ＯＳＵ１内のバッファ数を削減し、ＯＳＵ内のバッファを経済的に構成することできる。

更に、本実施形態では、上記に加えて、他２点の利点が生じる可能性がある。１つめは、図４のＯＳＵ１内に具備するＯＮＵ単位のカウンタ１２の個数も、Ｍ＝Ｊ／Ｋ個用意すればよく、必要なカウンタ数が少なく、ＯＳＵ１内のカウンタ１２を経済的に構成できることである。２つめは、本実施形態では、手順Ｓ４でリンク３を変更するＯＮＵ２を１つだけ選択する場合に比べて、手順Ｓ１を行う回数を削減できる場合があるため、その場合は、アルゴリズム終了までの計算時間を短くできることである。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態の動的負荷分散手法の概要を示すフローチャート図である。論理接続ＯＳＵ１を入れ替える２つのＯＮＵ２の決定に関しては、第２の実施形態でも第１の実施形態と同様にＦａｉｒｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ（ｆ）を用いて行うが、第２の実施形態では手順Ｓ２において均一性の指標を見て処理の終了判断を行うのに対し、第２の実施形態では手順Ｓ７において演算量を見て処理の終了判断を行う。

例えば、演算量の基準値として予め設定された演算時間を規定し、開始時から現時点までの演算時間が予め設定された演算時間を超えていたら、処理を終了することが考えられる。また、演算量の基準値として予め設定されたフローチャートの繰り返し回数を規定し、開始時から現時点までのフローチャートの繰り返し回数が予め設定されたフローチャートの繰り返し回数を超えていたら、処理を終了することも考えられる。

第２の実施形態に第１の実施形態を組み合わせて、均一性の指標（手順Ｓ２）と演算量（手順Ｓ７）の両方を見て、どちらかの基準を超えた場合に処理の終了判断を行うとしてもよい。手順Ｓ７のような終了判断を行うことで、演算量を見て、トラフィック負荷の変化が少ない短時間内に動的負荷分散計算を終了させることもでき、手順Ｓ２のような終了判断を行うことで、均一性の指標を見て、予め設定された演算量より少ない演算量でもって目標とする均一性を達成した場合に、その時点で動的負荷分散計算を終了させることもできる。

図１０に、図９の動的負荷分散手法を用いてＯＮＵ２毎の論理接続ＯＳＵ１の入れ替えを行った時の一例を示す。基本的には、図７と同様であるが、例えば、図９のフローチャートの１ループめで予め設定された演算時間を超えた場合、その時点で動的負荷分散の計算を終了し、論理接続するＯＳＵ１を変更するＯＮＵ２は、予め設定された演算時間内に論理接続するＯＳＵ１の変更が決定したＯＮＵ２＃２−３、ＯＮＵ２＃２−９のみと決定する。

第２の実施形態では、処理能力の低い割当回路１３を用いた場合も、トラフィック負荷の変化が少ない短時間内で計算を終了させることで、トラフィック負荷の公平化を行うことが可能である。また、予め設定された演算時間によっては、途中で計算が終了してしまい、第２の実施形態では第１の実施形態に比べて十分な均一性を得ることができない場合も考えられるが、数１のＦａｉｒｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘに基づいて、ＯＳＵ１間のトラフィック負荷の均一性の改善効果が最大となる処理を繰り返しているため、予め設定された演算時間の中では、最大の均一性を得ることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図６の手順Ｓ４において、論理接続先ＯＳＵ１を入れ替える２つのＯＮＵ２を選択する方法である。第３の実施形態における手順Ｓ４の詳細なフローチャートを図１１に示す。

トラフィック負荷が最大である第１のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２と、トラフィック負荷が最小である第２のＯＳＵ１に収容されるＯＮＵ２について、２つのＯＮＵ２を選択するために、全通りのトラフィック負荷の差分を求め、図６の手順３で求めた移動量に一番近い２つのＯＮＵ２を選択する。

次に、各手順について、以下に説明する。
手順Ｓ１１：トラフィック負荷が最大である第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ＃ｉのトラフィック負荷をｘ_ｉ（ｉ＝０，１，２・・・Ｉ）、トラフィック負荷が最小である第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ＃ｊのトラフィック負荷をｙ_ｊ（ｊ＝０，１，２，・・・Ｊ）とする。
手順Ｓ１２：用いるパラメータの初期設定として、第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｉをｉ＝０、第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｊをｊ＝０、選択した２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷の差分と図６の手順３で求めた移動量との差の最小値Ｚ＿ｍｉｎをＺ＿ｍｉｎ＝∞とする。
手順Ｓ１３：選択した２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷の差分と図６の手順３で求めた移動量との差であるＺをＺ＝（ｘｉ−ｙｊ）−（手順Ｓ３で求めた値）により求める。
手順Ｓ１４：ＺがＺ＿ｍｉｎより小さいか否かを判定する。ＺがＺ＿ｍｉｎより小さい場合は手順Ｓ１５へ移動し、ＺがＺ＿ｍｉｎより大きい場合は、手順Ｓ１６へ移動する。
手順Ｓ１５：選択した２つのＯＮＵ２のトラフィック負荷の差分と図６の手順３で求めた移動量との差の最小値Ｚ＿ｍｉｎをＺ＿ｍｉｎ＝Ｚとする。また、論理接続先ＯＳＵ１を入れ替える、第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｉ＿ｉｄｏｕをｉ＿ｉｄｏｕ＝ｉ、第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｊ＿ｉｄｏｕをｊ＿ｉｄｏｕ＝ｊとする。
手順Ｓ１６：第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｉをｉ＝ｉ＋１とする。
手順Ｓ１７：第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｉが第１のＯＳＵ１に収容されている全ＯＮＵ数Ｉより大きいかどうかを判定する。ｉ＞Ｉの場合は手順Ｓ１８へ、ｉ≦Ｉの場合は手順Ｓ１３へ進む。
手順Ｓ１８：第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｊをｊ＝ｊ＋１とし、１つ進める。
手順Ｓ１９：第２のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｊが第２のＯＳＵ１に収容されている全ＯＮＵ数Ｊより大きいかどうかを判定する。ｊ＞Ｊの場合は終了し、ｊ≦Ｊの場合は手順Ｓ２０へ進む。
手順Ｓ２０：第１のＯＳＵ１に収容されているＯＮＵ２の番号ｉをｉ＝０とし、ＯＮＵ番号を始めに戻す。
第３の実施形態では、図６の手順３で求めた移動量に一番近い２つのＯＮＵ２を選択することができる。

（第４の実施形態）
図４において、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、ＯＮＵ２毎に選択する波長を変更することで、同一のＯＮＵ２でも異なるＯＳＵ１へ論理接続することができる。つまり、図１２のように、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、同一の入力ポートでも異なる出力ポートから出力させることが可能であり、光スイッチ機能部１１として機能する。

そこで、図４のシステム構成は、図１２のように、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いた光スイッチ機能部１１と、上位ネットワーク８に繋がるスイッチ７と、の間で、複数のリンク３が平行に張られているシステムと見ることができる。このようなシステムでは、２つのスイッチである光スイッチ機能部１１と、スイッチ７間で並行して張られた複数のリンク３を統合して、論理的に１本のリンク３のように取り扱うリンクアグリゲーション技術を用いることができる。ここで、負荷分散装置として機能する割当回路１３は、ＣＰＵを有したコンピュータを備えてもよい。ＣＰＵは、予め下りトラフィック負荷測定手順及び収容リンク変更手順が書きこまれ、負荷分散プログラムを実行することができる。

そこで、本発明における動的負荷分散手法は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いた場合だけに関わらず、リンクアグリゲーション１６の状態が確立されたネットワークにおいて、各リンク３のトラフィック負荷に応じた負荷分散を行う手法としても適用できる。

図１３にリンクアグリゲーション１６の構成に本発明における動的負荷分散手法を適用した場合を示す。図１３では、図１２で波長可変ＯＳＵ１内に備えたカウンタ１２を光スイッチ機能部１１内に備え、ＯＮＵ２毎のトラフィック負荷を測定する。カウンタ１２は、ＯＮＵ２毎の一定時間（下りトラフィックのフレーム間隔より長い）におけるトラフィック負荷を測定できればよく、光スイッチ機能部１１内にあってもよく、光スイッチ機能部１１外にあってもよい。

図１３でも、図１２と同様に、負荷分散装置として機能する割当回路１３を備え、負荷分散装置内で行う本発明における動的負荷分散計算によって、２つのスイッチである光スイッチ機能部１１と、スイッチ７の使用ポートを変更し、ＯＮＵ２毎に論理接続するリンクを変更する。

本発明による動的負荷分散手法を用いることで、少ないバッファ数で、各リンクに収容された複数ＯＮＵ２の最低補償帯域を確保しつつ、各リンク３のトラフィック負荷を公平化することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１：ＯＳＵ
２：ＯＮＵ
３：リンク
６：波長ルータ
７：スイッチ
８：上位ネットワーク
１０：ユーザ端末
１１：光スイッチ機能部
１２：カウンタ
１３：割当回路
１４：バッファ
１６：リンクアグリゲーション
１７：下りトラフィック負荷取得部
１８：収容リンク変更部

Claims (9)

1. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷が均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、
   を備え、
   前記収容リンク変更部は、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替える
   ことを特徴とする光通信システム。
2. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷が均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、
   を備え、
   前記収容リンク変更部は、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を第１の参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記第１の参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷から該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷を引いた値を第２の参照値とし、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分を閾値として算出し、
   前記第２の参照値が前記閾値未満の場合、前記選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替え、前記第２の参照値が前記閾値以上の場合、収容リンクの変更処理を停止する
   ことを特徴とする光通信システム。
3. 前記収容リンク変更部は、
   各リンク間の下りトラフィックの負荷の均一性が向上するかどうかを判定し、
   下りトラフィックの負荷の均一性が向上すると判定した場合、前記複数の加入者側装置の収容リンクを変更し、
   下りトラフィックの負荷の均一性が向上しないと判定した場合、前記複数の加入者側装置の収容リンクの変更処理を停止する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信システム。
4. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムの負荷分散装置であって、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、
   を備え、
   前記収容リンク変更部は、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替える
   ことを特徴とする負荷分散装置。
5. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムの負荷分散装置であって、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定部と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定部で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更部と、
   を備え、
   前記収容リンク変更部は、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定部で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を第１の参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記第１の参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷から該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷を引いた値を第２の参照値とし、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分を閾値として算出し、
   前記第２の参照値が前記閾値未満の場合、前記選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替え、前記第２の参照値が前記閾値以上の場合、収容リンクの変更処理を停止する
   ことを特徴とする負荷分散装置。
6. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムの負荷分散方法であって、
   下りトラフィック負荷測定部が、前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
   収容リンク変更部が、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、
   を順に行い、
   前記収容リンク変更手順では、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定手順で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替える
   ことを特徴とする負荷分散方法。
7. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように前記複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムの負荷分散方法であって、
   下りトラフィック負荷測定部が、前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
   収容リンク変更部が、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、
   を順に行い、
   前記収容リンク変更手順では、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定手順で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を第１の参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記第１の参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷から該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷を引いた値を第２の参照値とし、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分を閾値として算出し、
   前記第２の参照値が前記閾値未満の場合、前記選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替え、前記第２の参照値が前記閾値以上の場合、収容リンクの変更処理を停止する
   ことを特徴とする負荷分散方法。
8. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムにおける負荷分散プログラムであって、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、
   をコンピュータに順に実行させ、
   前記収容リンク変更手順では、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定手順で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替える
   ことを特徴とする負荷分散プログラム。
9. 複数の加入者側装置と、
   前記複数の加入者側装置のうち１以上の加入者側装置を収容し、入力された下りトラフィックを該収容する加入者側装置に伝送する複数の局内装置と、
   下りトラフィックを前記局内装置に出力する複数の出力ポートを有し、前記局内装置を介して下りトラフィックを前記複数の加入者側装置に伝送するように複数の出力ポートに振り分けるスイッチと、
   を備える光通信システムにおける負荷分散プログラムであって、
   前記局内装置を介して前記複数の加入者側装置と前記複数の出力ポートとを論理接続することにより前記複数の加入者側装置に下りトラフィックを伝送する複数のリンクについて、各リンクが接続する各加入者側装置毎に、下りトラフィックのフレーム間隔以上の時間帯で前記複数の局内装置における下りトラフィックの負荷を測定する下りトラフィック負荷測定手順と、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクが各加入者側装置の時間帯だけ不変に接続を維持し、前記時間帯の経過とともに前記トラフィック負荷測定手順で測定した測定結果に応じて下りトラフィックの負荷を均一に分散するように、前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクを変更する収容リンク変更手順と、
   をコンピュータに順に実行させ、
   前記収容リンク変更手順では、
   前記局内装置に収容され論理接続されている１以上の加入者側装置の収容リンクのうち、前記下りトラフィック負荷測定手順で測定した下りトラフィックの負荷が最大である第１のリンクと、下りトラフィックの負荷が最小である第２のリンクと、を判定し、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分値を算出し、当該差分値の半分を第１の参照値として算出し、
   前記第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを１台ずつ、当該第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷から当該第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置の下りトラフィックの負荷を引いた差分値が前記第１の参照値に最も近い値となるように選択し、該選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷から該選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置のトラフィックの負荷を引いた値を第２の参照値とし、
   前記第１のリンクの下りトラフィックの負荷と前記第２のリンクの下りトラフィックの負荷との差分を閾値として算出し、
   前記第２の参照値が前記閾値未満の場合、前記選択した第１のリンクを収容リンクとする加入者側装置と前記選択した第２のリンクを収容リンクとする加入者側装置とを相互に収容先を入れ替え、前記第２の参照値が前記閾値以上の場合、収容リンクの変更処理を停止する
   ことを特徴とする負荷分散プログラム。

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